KUKA机器人在涂装车间的应用.doc

KUKA机器人在涂装车间的应用 摘要：本文通过机器人在生产线中的应用，介绍了机器人的构造0 引言 在生产中采用工业机器人代替人工操作，构成自动化生产单元或组成全自动生产线，是进行高速、高效、高质量的生产的一种有效方法，也是现代生产技术的重要发展方向。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。我们腰是一个回转的自由度，我们大臂可以抬起来，小臂可以弯曲，那么这就三个自由度，同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度，所以一般的机器人有六个自由度，就能把空间的三个位置，三个姿态完全实现CAPMES（Car Body Position Measurement System，车身定位测量系统）是一个用于快速 3D 位置测量的系统。用于确定在 3 个位置坐标内以及在空间的 3 个相移角中与规定的理论位置之间的偏 图1 机器人坐标系对应关系 差。测量利用4 个 CCD 相机进行。系统在由相机所提供的图像中分别识别到需测量的车身上一个或多个预先示教的特征，并由此计算出其位置以作为测量结果。特征也就是各类工艺孔或冲孔或边缘的交点。在生产中必须以足够的精确度确保特征在车身坐标中的位置。在焊装车间进行三坐标测量，然后将测量所得的特征孔在车身坐标系中的准确位置输入到该系统中。由 CAPMES 所测定的位置用于对机器人程序进行位置修正。为此必须将机器人和测量系统的坐标系相互协调。坐标系之间关系如下图2所示。 CAPMES 带有全自动校准功能，测量都应在一个规定的参考坐标系内进行。利用 CAPMES 对车身进行定位测量如图3所示。  图2 ： 各坐标系之间关系 图3 ： 利用 CAPMES 对车身进行定位测量 CAPMES 具有与机器人控制系统之间的集成式串行接口。由于这些接口部分是并行的，因此即使是有很多机器人时，传输时间也可以很短。其接口有以下几种： 1、数字输入/输出卡，带有 24 个 输入端和 24 个输出端 2、/输出卡，带串行接口 RS232 或 RS422/RS485 3、Profibus 4、Interbus 在校正时将确定所需的设备几何参数。在安装了 CAPMES 的设备中有以下坐标系： 1、机器人坐标 R 2、参考坐标 O ，我们现场采用的是喷漆房坐标系 3、车身坐标 K 4、相机坐标 B 5、校准盘坐标 T 机器人坐标和参考坐标也就是喷房坐标之间的关系在调试机器人时建立后不再变化。根据这些坐标，机器人就可以按照isra摄像定位系统测量所得的偏移数据进行程序调整，从而达到准确喷涂的目的。并且根据其监控带来的各位置的偏移量，我们可以设定初始值，如果超出该值摄像系统会报警防止机器人的碰撞，有效地避免了碰撞故障的发生。 3 机器人在聚氨酯喷涂中的应用 在喷涂聚氨酯的过程中，传感器以及旋转变压器将车身型号的信息以及车身的位置速度等传递给机器人，机器人安装了KUKA.ConveyorTech 3.1的程序包，这样机器人就能够根据这些信息作出相应的判断，达到在运动中喷涂的目的。但是缺点是：由于旋转变压器在输送设备或者机器人停止运动时无法“记住”停止时的位置，随之而来的问题就是在输送设备发生故障停止运行并导致机器人停止工作时必须将车身擦净并推回到起始点重新喷涂。 4 机器人的防碰撞应用以及讨论 谈到机器人在涂装车间的应用，有关碰撞的问题就在所难免，这是每一个使用者必须时刻注意的问题。碰撞包括机器人之间的碰撞以及机器人与车身的碰撞。为了避免两个机器人的碰撞，我们在底涂喷涂程序中增加了4个防止碰撞的区域；为了避免机器人与车身的碰撞，我们增加了摄像校正系统检查车身位置的偏差是否超出了规定的范围。但是摄像系统只能监控车身位置与原始设定位置之间的偏差，因此在机器人调试初期，仍然存在机器人与车身碰撞的问题，这就要求程序在设定调试期间留有足够的空间应付偏差值。实际上如果机器人能够在末端执行器上安装一个激光装置检测车身与喷嘴之间的距离，然后对该距离进行控制就可以很好的控制机器人与车身之间的碰撞。 5 机器人的编程 对机器人进行编程调试实际上就是一个示教再现的过程。示教也就是通过计算机把人的作业命令发送给机器人，机器人通过内部的编码器感知时间以及位置、姿态、运动参数、工艺参数等信息，然后记录到磁鼓中。机器人将获得的运行轨迹拆